高纯金制备技术研究现状与展望

高纯金(wAu99.999%)在电子、半导体和通讯行业中的靶材、引线和集成电路等方面应用日益广泛。介绍了高纯金制备技术包括化学还原法、萃取法和电解法的基本原理和工艺流程及各自存在的优缺点,并阐述了高纯金制备技术的研究现状,对其发展前景进行了展望。     

集成电路制造用溅射靶材绑定技术相关问题研究

集成电路制造用溅射靶材的绑定技术,又称焊接或粘接技术,是溅射机台设计和制造工程师、溅射靶材开发生产工程师、以及集成电路制造工艺和设备工程师共同关心的问题,通过对比研究机械连接、钎焊、胶粘结、扩散焊、电子束焊和爆炸焊的应用条件和优缺点,增进溅射靶材设计、生产和使用相关工程师对靶材绑定技术的交流和认识。     

高纯金制备技术研究进展

高纯金广泛应用于电子工业等领域,且需求量越来越大。基于对30篇近期文献的分析,综述了高纯金制备技术研究现状,并对主要制备技术存在的优缺点进行了评述。电解法、化学还原法、溶剂萃取法都在相关企业得到了生产应用,但在产品纯度稳定性、原料适应性、生产周期、环境污染等方面存在着不同程度的问题。随着电子工业技术的不断迭代升级,未来对于金纯度要求将会越来越高。因此,还需要进一步研发高纯金的制备技术,研制出更高纯度的高纯金产品。     

EBSD研究高纯金溅射靶材的微观组织与织构

溅射靶材的微观组织均匀性、晶粒尺寸大小及晶粒取向分布对溅射性能有着直接的影响。采用电子背散射衍射(EBSD)技术对制备的高纯Au溅射靶材不同区域的微观组织、织构组分和晶界取向差进行了研究。结果表明,高纯金靶材整体晶粒尺寸分布均匀,平均尺寸192.5 nm,边沿及中心晶界取向差分布比较相似,组织均匀性良好,对溅射高质量薄膜十分有利。     

半导体用高纯金制备技术及应用研究进展

综述了目前制备高纯金的各种方法的原理及工艺,并对其优缺点进行了分析。化学还原分离法效率高、周期短,但酸耗大、污染严重;熔融氯化法对原料适应范围广,但存在氯化过程复杂、工艺难于精准控制和产品质量不稳定等不足;溶剂萃取法效率高、产品质量稳定,但试剂消耗大、有机污染严重和易燃易爆;电解法具有成本低、除杂效果好、产品纯度稳定性强及环境污染小的优点,但原料适应性相对较差、生产周期相对较长且会积压金。高纯金具体应用形式为键合用金丝、溅射靶材及高纯度金基合金,涉及电子、半导体及航空航天等领域。     

高纯金的电解工艺

介绍了遂昌金矿有限公司的高纯金电解工艺。实践表明,采用该工艺,在金阳极板含金95%~99%下经过一次金电解,金纯度即可达到99.997%以上。经检测,杂质含量低于高纯金(99.999%)的杂质要求。     

集成电路用钛靶材和铜铬合金背板扩散焊接技术研究

研究了高纯金属Ti和CuCr合金在不同的工艺条件下的扩散焊接性能和界面情况。结果表明,真空封焊的退火态CuCr合金和高纯Ti样件经过525℃/120 MPa/4h的热等静压,平均焊接强度能达到133.6 MPa以上,焊接界面达到冶金结合,焊接可以满足Ti靶材的使用要求。     

蒸发材料用高纯金的制备研究

采用盐酸+氯酸钠溶解-沉淀除杂-选择性液相还原-煮洗等联合工艺制备蒸发材料用高纯金并进行应用性能分析。结果表明,溶解后的金溶液采用氢氧化钠调整溶液pH值去除部分杂质元素;金溶液采用还原剂选择性还原;得到的金粉用稀硝酸、盐酸煮洗,获得纯度99.999%以上,碳和硫含量均小于1×10~(-6)的高纯金;以制备的高纯金为原料加工的蒸发材料清洁性好,可作为集成电路芯片制造用蒸发材料。     

高杂质氰化金泥生产高纯金、高纯银实践

遂昌金矿针对高杂质氰化金泥采用的工艺为:硫酸加络合剂联合酸洗除铜锌、还原熔炼气氛下铅捕集金银生产银阳极板、一次银电解过程实现金银铅的分离、酸碱联合处理黑金粉、高酸低铜银电解生产工艺、非对称交流电源用于金电解生产等。该工艺生产的高纯银达99.996%以上、高纯金的质量稳定在99.997%以上,杂质含量远远小于高纯金(99.999%)的要求,流程操作简单,成品金银质量在国内处于领先地位。     

离子交换法净化金电解液的研究

制备6N高纯金的过程中需要对金电解液进行净化。选择2种阳离子树脂进行实验,并研究金电解液pH值和浓度对净化效果的影响。结果显示,当pH=3,电解液浓度为90 g/L时,001×7型大孔型强酸性阳离子交换树脂对电解液的净化效果最好。净化后的电解液制备出的高纯金纯度达到6N。     

磁控溅射制备Mo薄膜的优化工艺和组织及性能研究

基于正交试验设计,采用射频磁控溅射技术在不同工艺条件下制备了一系列纯金属Mo薄膜。以薄膜的纳米硬度和结合强度为评价指标,考察分析了溅射靶功率、基片温度、氩气流量和真空度4个工艺参数对溅射Mo薄膜综合力学性能和组织结构的影响规律及机理。结果表明,所制备的多种Mo薄膜均为立方多晶结构,并在(110)和(220)晶面择优生长。薄膜由细小的"树枝"状颗粒随机堆叠而成,表面呈压应力状态。综合考虑薄膜的沉积质量和沉积效率,提出磁控溅射制备Mo薄膜的较佳工艺参数为Mo靶功率100 W,沉积温度120℃,氩气流量90 cm3/min,真空度0.2 Pa。采用优化工艺制备的Mo薄膜具有良好的结晶状态和均匀致密的组织结构,纳米硬度为7.269 GPa,结合强度高达33.8 N。     

国内外磁控溅射靶材的研究进展

磁控溅射以溅射温度低、沉积速率高的特点而被广泛应用于各种薄膜制造中,如单层或复合薄膜、磁性或超导薄膜以及有一定用途的功能性薄膜等,在科学领域以及工业生产中发挥着不可替代的作用。在介绍磁控溅射原理的基础上,阐述了靶材刻蚀机理,针对传统磁控溅射系统中靶材利用率低、刻蚀形貌不均匀等现状,从改善靶面磁场分布和模拟靶材刻蚀形貌两方面对国内外最新的研究进展进行总结与分析。研究表明,通过改变磁体的空间布置或增加导磁片能有效改善靶面磁场分布,采用适当的运动部件实现磁场和靶材的相对运动能有效扩展靶材的溅射面积,提高靶材利用率。在靶材刻蚀模拟中,通过改变溅射过程中的工艺条件(磁场强度、工作电压等)来研究靶面等离子特性,结果显示靶材刻蚀形貌会随着磁场强度的增加而变窄,靶材刻蚀速率会随工作电压的增大而增大等,这些研究成果对磁控溅射工艺参数的优化具有指导意义。最后,对靶材冷却系统的设计、靶材表面处理等对溅射过程的影响进行了简要展望。     

镍铂合金溅射靶材在半导体制造中的应用及发展趋势

镍铂合金靶材广泛应用于半导体工业。通过磁控溅射,镍铂合金靶材在硅器件表面沉积并反应生成镍铂硅化物薄膜,实现半导体接触及互连。对镍铂硅化物在肖特基二极管制造和半导体集成电路中的应用进行了分析,综述了镍铂合金结构与性质研究成果及制备方法,提出了镍铂合金靶材高纯化、提高磁透率和控制晶粒度的发展趋势。     

靶功率和基体偏压对BCN薄膜成分及结构的影响

利用直流磁控溅射技术制备了三元硼碳氮(BCN)薄膜,通过改变靶功率(70 W和210 W)和基体偏压(-50 V～-400 V)得到不同成分和组织结构的薄膜.采用X射线光电子能谱仪和傅立叶红外光谱仪分析了薄膜的成分和结构.结果表明:靶功率增加使得薄膜成分发生改变,而基体偏压改变对薄膜中各元素的原子百分含量几乎没有影响;基体偏压的增加会引起高能粒子对基体的轰击作用增强,有利于薄膜中B-N键的形成,而且轰击能量越高越有利于sp3杂化的B-N键形成.     

离子束辅助磁控溅射沉积TiN薄膜的研究

利用三离子束辅助沉积设备，以离子束辅助沉积、磁控溅射和离子束辅助磁控溅射几种工艺在GCr15基体上沉积TiN薄膜。实验结果表明：离子束辅助磁控溅射有效地提高了薄膜的硬度、耐磨性和耐蚀性，改善了膜基结合力。     

金丝的力学特征对球键合的微观组织和性能的影响

用电子背散射衍射仪对具有不同力学特征金丝的微区组织进行表征,采用扫描电镜和光学显微镜观察线弧轮廓、热影响区和焊点形貌,并通过推拉力测试仪测量线弧拉力和焊球剪切力,分析金丝力学特征对球键合质量的影响。结果表明：半硬态1和半硬态2的金丝芯部保持纤维状组织,边缘晶粒为细小的等轴晶,沿径向微区组织形貌有明显差异。打火烧球后形成的热影响区长度短,球颈部的组织有明显的梯度性,键合后弧高较小。软态金丝的组织为粗大的等轴晶,沿径向分布均匀,键合拉力低,易发生滑球现象。半硬态2金丝与焊盘的结合力强,引线键合拉力高,综合键合质量优,是最适合球键合工艺的金丝。     

复合高功率脉冲磁控溅射技术的研究进展

高功率脉冲磁控溅射技术(HIPIMS)是一门新兴的高离化率磁控溅射技术.概述了HIPIMS的技术优势,包括高膜层致密度和平滑度、高膜基界面结合强度以及复杂形状工件表面膜层厚度均匀性好等.同时归纳了HIPIMS存在的问题,包括沉积速率及低溅射率金属靶材离化率低等.在此基础上,重点综述了近年来复合HIPIMS技术的研究进展,其中复合其他物理气相沉积技术的HIPIMS,包括复合直流磁控溅射增强HIPIMS、复合射频磁控溅射增强HIPIMS、复合中频磁控溅射增强HIPIMS、复合等离子体源离子注入与沉积增强HIPIMS等;增加辅助设备或装置的HIPIMS,包括增加感应耦合等离子体装置增强HIPIMS、增加电子回旋共振装置增强HIPIMS,以及增加外部磁场增强HIPIMS等.针对各种形式的复合HIPIMS技术,分别从复合HIPIMS技术的放电行为、离子输运特性,及制备膜层的结构与性能等方面进行了归纳.最后展望了复合HIPIMS技术的发展方向.